(57)【要約】      （修正有）【課題】イオンビームを用いた高精度の表面改質方法を提供する。【解決手段】電気的スイッチ式イオンビーム源を提供するステップと、サンプル表面の座標をxおよびyとしたときの滞留時間トポロジーt(x,y)を、イオンビーム源の機械的位置決め系の特性に依存する機械的滞留時間tmechanicalと電気的スイッチ式イオンビーム源の特性に依存するパルス式滞留時間tpulseの和として定義するステップと、サンプルの初期表面プロファイルz(x,y)を測定するステップと、目標最終等高線プロファイルf(x,y)を指定するステップと、f(x,y)とz(x,y)の差から目標除去トポロジーh(x,y)を計算するステップと、h(x,y)からデコンボリューションによってイオンビームの滞留時間トポロジーt(x,y)を計算するステップと、電気的スイッチ式パルスイオンビームを用いて順次、サンプル表面を改質するステップとを含む。【選択図】図１
2006344931.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
パルスイオンビームを形成するための電気的スイッチ式イオンビーム源を提供するステップと、
所与のサンプル表面の座標をxおよびyとしたときの滞留時間トポロジーt(x,y)を、イオンビーム源の機械的位置決め系の特性に依存する機械的滞留時間tmechanicalと電気的スイッチ式イオンビーム源の特性に依存するパルス式滞留時間tpulseの和として定義するステップと、
サンプルの初期表面プロファイルz(x,y)を測定するステップと、
目標最終等高線プロファイルf(x,y)を指定するステップと、
目標最終等高線プロファイルf(x,y)と初期表面プロファイルz(x,y)の差から目標除去トポロジーh(x,y)を計算するステップと、
目標除去トポロジーh(x,y)からデコンボリューションによってイオンビームの滞留時間トポロジーt(x,y)を計算するステップと、
電気的スイッチ式パルスイオンビームを用いて順次、サンプル表面を改質するステップとを含む、イオンビームを用いた高精度の表面改質方法。
【請求項２】
前記サンプルの表面改質が、局所エッチングまたは堆積による、請求項1に記載の方法。
【請求項３】
場合により追加加工を行うかを決定するために、前記表面改質後に表面プロファイルを測定する、追加の最終ステップを含む、請求項1に記載の方法。
【請求項４】
前記目標除去プロファイルから前記滞留時間トポロジーt(x,y)を計算するために、イオンビームのエッチング速度に応じて材料除去関数r(x,y)を推定するステップをさらに含む、請求項1に記載の方法。
【請求項５】
前記滞留時間トポロジーの計算が、フーリエデコンボリューションに基づくものである、請求項1または4に記載の方法。
【請求項６】
前記滞留時間トポロジーt(x,y)の計算が、実空間における修正型ファンシッタ/ルーシーリチャードソン反復法に基づくものである、請求項1または4に記載の方法。
【請求項７】
前記材料除去関数r(x,y)の推定が、既知の表面トポロジー上の、イオンビームによる点状、一次元、または二次元のフットプリントを採取することによって行われる、請求項4に記載の方法。
【請求項８】
前記電気的スイッチ式イオンビーム源を提供するステップが、ビームの電圧およびイオンビーム抽出グリッド系の加速グリッドの電圧をスイッチングすることによって実現される、請求項1に記載の方法。
【請求項９】
前記機械的位置決め系の特性が、その最大速度および最大加速度に依存する、請求項1に記載の方法。
【請求項１０】
前記改質ステップが、イオンビームにより表面をラインスキャンするステップを含む、請求項1に記載の方法。
【請求項１１】
前記ラインスキャンが、行、列に、牛耕状に、かつ/または螺旋状に行われる、請求項10に記載の方法。
【請求項１２】
前記滞留時間トポロジーt(x,y)を計算するステップが、エッチングプロセスをシミュレートするステップを含む、請求項1に記載の方法。
【請求項１３】
前記改質プロセスのシミュレーションが、前記初期および目標プロファイル、前記除去関数、前記イオンビーム位置決め系の最大速度および最大加速度を考慮に入れる、請求項12に記載の方法。
【請求項１４】
所与のサンプル表面の座標をxおよびyとしたときの滞留時間トポロジーt(x,y)を、イオンビーム源の機械的位置決め系の特性に依存する機械的滞留時間tmechanicalと電気的スイッチ式イオンビーム源の特性に依存するパルス式滞留時間tpulseの和として定義するステップと、
前記機械的滞留時間および前記パルス式滞留時間からなる二次元空間において、前記滞留時間トポロジーを最小にするステップとを含む、
電気的にスイッチング可能なパルスイオンビーム源を用いた、サンプルの表面改質のために滞留時間を最適化する方法。
【請求項１５】
前記機械的位置決め系の特性が、その最大速度および最大加速度に依存する、請求項14に記載の方法。
【請求項１６】
プロセッサ手段と、
サンプル表面の改質プロセスデータを記憶するように適合されたメモリ手段と、
サンプル表面の目標最終等高線プロファイルを入力する手段と、
目標除去トポロジー、滞留時間トポロジー、表面改質プロセスのコンピュータシミュレーションを計算するように適合され、かつ実際の改質プロセスを制御するように適合された、前記コンピュータメモリに格納されたコンピュータソフトウェア手段と
を備えるコンピュータ装置。
【請求項１７】
前記改質プロセスデータが、材料除去関数、初期表面プロファイル、目標除去トポロジー、最終等高線プロファイル、および滞留時間トポロジーを含む、請求項16に記載のコンピュータ装置。
【請求項１８】
電気的スイッチ式イオンビーム源と、
サンプル表面の目標最終等高線プロファイルを受け取る手段と、
滞留時間トポロジーをイオンビーム源の機械的位置決め系の特性に依存する機械的滞留時間と電気的スイッチ式イオンビーム源の特性に依存するパルス式滞留時間の和として定義する手段と、
所与のサンプルの初期表面プロファイルを測定する手段と、
目標最終等高線プロファイルを指定する手段と、
初期表面プロファイルと目標最終等高線プロファイルの差から、目標除去トポロジーを計算する手段と、
目標除去トポロジーから、イオンビームの滞留時間トポロジーを計算する手段と、
イオンビーム源の滞留時間トポロジーを出力する手段と、
電気的スイッチ式パルスイオンビームを用いて順次、サンプル表面を改質する手段と
を備える、パルスイオンビームを用いた表面改質を処理するためのシステム。
【請求項１９】
前記サンプルの表面改質が、局所エッチングまたは堆積による、請求項18に記載のシステム。
【請求項２０】
場合により追加加工を行うかを決定するために、前記表面改質後に表面プロファイルを測定する手段が提供される、請求項18に記載のシステム。
【請求項２１】
前記目標除去プロファイルから前記滞留時間トポロジーt(x,y)を計算するために、イオンビームのエッチング速度に応じて材料除去関数r(x,y)を推定する手段が提供される、請求項18に記載のシステム。
【請求項２２】
前記材料除去関数r(x,y)を推定する手段が、既知の表面トポロジー上の、イオンビームによる点状、一次元、または二次元のフットプリントを採取する手段を含む、請求項21に記載のシステム。
【請求項２３】
前記電気的スイッチ式イオンビーム源を提供する手段が、ビームの電圧およびイオンビーム抽出グリッド系の加速グリッドの電圧をスイッチングする手段を含む、請求項18に記載のシステム。
【請求項２４】
前記滞留時間トポロジーt(x,y)を計算する手段が、エッチングプロセスをシミュレートする手段を含む、請求項18に記載のシステム。
【請求項２５】
前記改質プロセスをシミュレートする手段が、前記初期および目標プロファイル、前記除去関数、前記イオンビーム位置決め系の最大速度および最大加速度を考慮に入れる、請求項24に記載のシステム。
【請求項２６】
目標表面トポロジーを取り出すための命令を表す第1のデータを含む第1の記憶領域と、
第2の記憶領域であって、パルスイオンビームを形成するための電気的スイッチ式イオンビーム源を提供するステップ、
滞留時間トポロジーt(x,y)を、イオンビーム源の機械的位置決め系の特性に依存する機械的滞留時間tmechanicalと電気的スイッチ式イオンビーム源の特性に依存するパルス式滞留時間tpulseの和として定義するステップ、
サンプルの初期表面プロファイルz(x,y)を測定するステップ、
目標最終等高線プロファイルf(x,y)を指定するステップ、
目標最終等高線プロファイルf(x,y)と初期表面プロファイルz(x,y)との差から、目標除去トポロジーh(x,y)を計算するステップ、
目標除去トポロジーh(x,y)から、イオンビームの滞留時間トポロジーt(x,y)を計算するステップ、および
電気的スイッチ式パルスイオンビームを用いて順次サンプル表面を改質するステップを実行するための命令を表す第2のデータを含む第2の記憶領域と、
表面改質プロセスを出力するための命令を表す第3のデータを含む第3の記憶領域と
を含むサンプルの表面改質処理用のコンピュータ読取り可能媒体。
【請求項２７】
前記第2の記憶領域がさらに、局所エッチングまたは堆積によるサンプルの表面改質のための命令を表すデータを含む、請求項26に記載の媒体。
【請求項２８】
前記第2の記憶領域がさらに、場合により追加加工を行うかを決定するために、前記表面改質後に表面プロファイルを測定する追加の最終ステップのための命令を表すデータを含む、請求項26に記載の媒体。
【請求項２９】
前記第2の記憶領域がさらに、前記目標除去プロファイルから前記滞留時間トポロジーt(x,y)を計算するために、イオンビームのエッチング速度に応じて材料除去関数r(x,y)を推定するための命令を表すデータを含む、請求項26に記載の媒体。
【請求項３０】
前記第2の記憶領域がさらに、既知の表面トポロジー上の、イオンビームによる点状、一次元、または二次元のフットプリントを採取することによって、前記材料除去関数r(x,y)の推定を行うための命令を表すデータを含む、請求項29に記載の媒体。
【請求項３１】
前記第2の記憶領域がさらに、ビームの電圧およびイオンビーム抽出グリッド系の加速グリッドの電圧をスイッチングすることにより、イオンビーム源を電気的にスイッチングするための命令を表すデータを含む、請求項26に記載の媒体。
【請求項３２】
前記第2の記憶領域がさらに、イオンビームによる表面のラインスキャンによってサンプル表面の改質を提供するための命令を表すデータを含む、請求項26に記載の媒体。
【請求項３３】
前記第2の記憶領域がさらに、エッチングプロセスをシミュレートするための命令を表すデータを含む、請求項26に記載の媒体。
【請求項３４】
前記改質媒体のシミュレーションが、前記初期および目標プロファイル、前記除去関数、前記イオンビーム位置決め系の最大速度および最大加速度を考慮に入れる、請求項33に記載の媒体。
【請求項３５】
前記第2の記憶領域がさらに、実空間における修正型ファンシッタ/ルーシーリチャードソン反復法に基づいて前記滞留時間トポロジーt(x,y)を計算するための命令を表すデータを含む、請求項26に記載の媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
イオンビームエッチングは、最新の光学、電子、および機械製品用の高精度表面加工においてますます確立されつつある、光学的表面仕上げのためのサブアパチャープロセスを用いた革新的な技法の1つである。光学素子の製造では、イオンビーム面修正(IBF)により、従来のフルラッピングおよび小型ツールによる研磨プロセスでの物理的制約を克服することができる。これと除去速度の正確な制御を用いて、ビームと表面の穏やかな相互作用により、表面または表面近くで損傷がなくまたは損傷が最小で、長い空間波長および中間空間波長の誤差が効率的に補正される。
【背景技術】
【０００２】
最新の高性能光学素子は、ピーク対谷(PV)値が小さく、微小粗さ(rms)が低い精密な表面が必要である。CNCや磁気レオロジー的研磨などの最新技術では、PV値が通常約30〜300nm、rms値が1nm超しかできないのに対して、イオンビーム技術ではPV値が3〜30nm、rmsが0.5nm未満にすることができる。イオンビーム技術は、しばしば他の方法に比べて、より長い加工時間を要するが、特に球面形状に関し非接触研磨という利点がある。低エネルギー(通常1KeV)イオンビーム加工は、研磨誤差補正用の高性能な表面加工技術における効果的なツールとなっている。
【０００３】
IBFの通常の方法は、表面全体にわたって所望の材料除去深さの分布に従った局所滞留時間分布を有し、時間的定数および近ガウス形状のビームプロファイル(「除去関数」)を有する小さなサブアパーチャの直径のイオンビーム源により、面修正すべき表面上の一ラインごとに制御してスキャニングを行う。
【０００４】
図1は、基板(1)、ガウス形の除去関数を有するイオンビーム(2)、およびイオン源(3)の配置を示す概略図である。
【０００５】
図2は、円形の基板表面に対して相対的な、イオンビームの牛耕状の動きを示す。
【０００６】
この滞留時間法は、高度の決定性とCNCプロセス制御を特徴とする。同様に、表面研磨の代わりに、表面へのイオンビーム堆積も実現される。
【０００７】
この現状の滞留時間技術の用語を分別し、本発明の主題と区別するために、以下ではこの現状の滞留時間技術を「機械的滞留時間技術」と呼ぶ。
【０００８】
たとえば、独国特許第4108404C2号および国際公開WO02/095085号に記載されているように、近年、正確な局所エッチングを生成するために、高度に安定であり、かつイオン流量密度が一定のイオンビームが用いられる。
【０００９】
表面粗さが生じるのを防ぐために、牛耕のライン間隔は、イオンビームの大きさのわずかな部分とすべきである。以下の参考文献に記載のように、イオンビームの大きさは、面修正すべき表面の大きさの10%未満とすべきである。
【００１０】
[1]T. Hansel, A. Nickel, A. Schindler, H.-J. Thomas、「Ion beam figuring surface finishing of x-ray and synchrotron beam line optics using stitching interferometry for the surface topology measurement」、Conference on Optical Fabrication and Testing、Optical Society of America - OSA、Rochester、2004年10月10日〜13日
[2]A. Schindler, T. Hansel, F. Frost, A. Nickel, R. Fechner, B. Rauschenbach、「Recent achievements on ion beam techniques for microoptics fabrication」、10th Microoptics Conference MOC 04、Jena、2004年9月1日〜3日
[3]F. Bigl, T. Hansel, A. Schindler、「Oberflachenprazisionsbearbeitung mit Ionenstrahlen, Vakuum in Forschung und Praxis」、1998年10月、50〜56頁
【特許文献１】独国特許第4108404C2号
【特許文献２】国際公開WO02/095085号
【非特許文献１】T. Hansel, A. Nickel, A. Schindler, H.-J. Thomas、「Ion beam figuring surface finishing of x-ray and synchrotron beam line optics using stitching interferometry for the surface topology measurement」、Conference on Optical Fabrication and Testing、Optical Society of America - OSA、Rochester、2004年10月10日〜13日
【非特許文献２】A. Schindler, T. Hansel, F. Frost, A. Nickel, R. Fechner, B. Rauschenbach、「Recent achievements on ion beam techniques for microoptics fabrication」、10th Microoptics Conference MOC 04、Jena、2004年9月1日〜3日
【非特許文献３】F. Bigl, T. Hansel, A. Schindler、「Oberflachenprazisionsbearbeitung mit Ionenstrahlen, Vakuum in Forschung und Praxis」、1998年10月、50〜56頁
【特許文献３】米国特許第4,310,743号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
表面のイオンビーム面修正の手順は、以下のステップを含む。
【００１２】
イオンビームの除去関数r(x,y)を推定するステップ、
初期表面プロファイルz(x,y)を測定するステップ、
初期表面プロファイル、および目標最終等高線プロファイルf(x,y)から、目標除去トポロジーh(x,y)を計算するステップ、
エッチングプロセスをコンピュータでシミュレートし、滞留時間トポロジーt(x,y)を計算するステップ、
表面を順次、イオンビームエッチングするステップ、
場合により追加加工を行うために、再度、最終表面プロファイルを測定するステップ。
【００１３】
基板表面のトポロジーの測定は、光学的、または機械的(接触式)測定により行われる。光干渉法が、有利である。イオンビームの除去関数の推定は、イオンビームで面修正すべき基板と同じ材料からなるプローブサンプルの、移動なし(「フットプリントエッチング」)または移動しながら(「グルーブエッチング」)でのエッチング前後のプローブ表面プロファイルを比較することによって行われる。
【００１４】
目標除去プロファイルh(x,y)の計算は、各ピクセルごとにその位置(x,y)において、目標最終等高線プロファイルf(x,y)から初期表面プロファイルz(x,y)を減じることによって行われる。
【００１５】
h(x,y)= f(x,y)-z(x,y)  (1)
エッチングプロセスのコンピュータシミュレーション、および滞留時間トポロジーの計算には、入力としてエッチングパラメータおよび目標除去プロファイルを必要とする。エッチングパラメータとは、除去関数、および位置決め系の最大速度や最大加速度などの機械パラメータである。これらの入力データから滞留時間トポロジーt(x,y)を計算するには、デコンボリューション処理が必要である。
【００１６】
局所滞留時間および所期の最終トポロジーを計算するための、デコンボリューション問題は、修正型ファンシッタまたはルーシーリチャードソンデコンボリューションアルゴリズムを実施することにより解くことができる。所与の局所的速度、滞留時間t=t(x,y)=tij、および材料除去関数r=r(x,y)=rijの場合、滞留時間処理は、次のように表される。
【００１７】
h=t*r+ε  (2)
h=h(x,y)=hijは、除去される材料の高さを表し、記号*はコンボリューション演算子を示す。マトリックス表記によれば、
hij=ΣkΣlti-k j-lrkl+εij  (3)
ただし、εijは、一定量の誤差を表す。総和は、材料除去関数rklのすべての値にわたって行い、それらの値は0でないものとする。量εijは、トポロジーの高さ測定によって生じる誤差、除去関数の変動、移動系の速度および位置から生じる誤差からなる。
【００１８】
滞留時間および得られる最終トポロジーの計算は、ファンシッタ/ルーシーリチャードソンによる実空間での修正型反復法に基づく。式(1)で示される方法により、それぞれ収束条件および追加の諸条件を守りながら、精度の高い滞留時間データが得られる。この反復法の要点は、n番目の反復ステップについて以下の簡略化した式で示される。
【００１９】
tn=tn-1+D(h-tn-1*r)  n=1,2,...,  (4)
ただしt0=Dは、減衰定数を表す。材料除去関数の幅のために、上記の反復式の計算には、境界値の外挿、および欠落したトポロジーデータの補間が必要になる。さらに、各反復ステップごとに、移動系の加速度および速度に関する滞留時間の妥当性が調べられ、必要ならば、最小のエッチング時間で最高品質の最終トポロジーを得るための追加の計算(平滑化処理)によって直ちに補正される。この反復は、(1)rms値が、残留誤差トポロジーの目標データより小さくなったとき、(2)上述の数値的平滑化処理にも関わらず、移動系の最大加速度を超えたとき、(3)最大反復回数に達したか、滞留時間を改善しても計算ではrms値が小さくならないときに終了される。
【００２０】
これまでの現況技術では、計算された滞留時間プロファイルt(x,y)=tijを用いて、エッチングがなされた。表面に対するイオンビームの機械式滞留時間、すなわち基板表面に対するイオンビームの相対的な局所的速度が、コンピュータ制御式の位置決め系によって与えられたからである。
【００２１】
位置決め系の制約、特にその最大速度および最大加速度の制限のゆえに、ピクセル当りの最小局所滞留時間を限界より小さくすることはできない。この滞留時間がゼロでないことにより、対応する位置にエッチングが生じ、これは「ソケット除去」(socket removal)と呼ばれる。被覆の薄いサンプルの場合は、ソケット除去の大きさはクリティカルな値となる。第二に、ソケット除去は、エッチング時間が長くなることを意味する。というのは、面修正すべき表面の全体からソケット除去を取り除かねばならず、除去すべき量が大きくなるからである。ソケット除去の低減は、総エッチング時間の減少を意味する。別の問題は、位置決め系のダイナミックレンジである。その制御モードと系の動作時間により、隣接する2つの表面区域の間にそれ以上小さくすることができない最小コントラストが生じてしまう。理想的な除去の実現と、実際の除去の間のこれらの不規則なずれは、達成し得る最大のエッチング品質に限界があることを意味する。
【課題を解決するための手段】
【００２２】
本発明による進歩は、局所滞留時間の代わりに、パルスデューティサイクルが調整可能な、電気的スイッチ式イオンビーム源を用いることである。
【００２３】
その場合、局所滞留時間tijは、位置決め系の純粋に機械的な滞留時間と、電気的スイッチ式イオン源のパルスデューティサイクルによる滞留時間とに分離される。
【００２４】
この分離は、次のように表される。
【００２５】
t=tmechanical+tpulse  (5)
tmechanicalの部分は面修正すべき表面の各位置(ピクセル)ごとに機械的位置決め系によって実現され、tpulseの部分は同時に並行して電気的スイッチ式イオンビームのパルスデューティサイクルの対応する変化に従って実現される。
【００２６】
イオンビームのパルスデューティサイクルは、ビームの電圧およびイオンビーム抽出グリッド系の加速グリッドの電圧をスイッチングすることによって得られる。
【００２７】
国際公開WO02/095085号の請求項9(8頁、25/26行にも記載)では、イオン流量密度の変化を、独立のプロセスパラメータとして追加することを推奨している。このイオンビーム流量密度の局所的変化は、たとえばイオン源のプロセスパラメータ(ガス流、電力)を変えることによって得られる。これらのパラメータの変化は、常に除去関数の形状の変化を意味するが、デコンボリューションおよび完全なエッチングプロセスには、除去関数が局所的に一定かつ安定であることが必要なので、この提案は滞留時間法では役立たない。第二に、イオンビーム源は、ガス流および電力に対する応答が遅いので、この提案は、滞留時間エッチング法の場合は実用的には実現できない。本発明の1つの利点は、パルスデューティサイクルが変わっても、除去関数の形状は実質的に変化しないことである。
【００２８】
利点
電気的パルスデューティサイクルの局所的調整に起因してプロセスパラメータを追加すると、下記のことを目標とするエッチングプロセスの最適化が可能になる。
【００２９】
ソケット除去の低減
総エッチング時間の短縮
位置決め系にかかる機械的応力の低減
各表面区域(ピクセル)ごとの、全滞留時間の、機械的滞留時間部分と電気的滞留時間部分への分離は、これらの所与の基準を目標として最適化される。機械的滞留時間だけの一次元パラメータ空間に代わる、二次元パラメータ空間(tmechanical; tpulse)を用いることは、品質の改善を意味する。
【００３０】
ソケット除去が低減されるので、機械的滞留時間技術では加工できなかった、皮膜の薄いサンプルがエッチングできるようになる。
【００３１】
電気的パルスデューティサイクルによってイオンビームの局所的なエネルギーの堆積を減少できることにより、基板表面での局所的な熱の堆積を低減させることができる。今までの技法ではエッチングできなかった、もろく感熱性の材料をエッチングできるようになる。
【００３２】
プロセスパラメータとしてパルスデューティサイクルを追加することによって、エッチングのコントラストの階調を高めることができる。これは、エッチング品質の改善を意味する。
【００３３】
位置決め系にかかる機械的応力が低減されることで、コストの高いこれらの装置の耐久性が増す。
【００３４】
電気的パルスデューティサイクルを変えることは、電気的スイッチングデバイスにより、技術的に比較的容易に実施できる。
【００３５】
電気的スイッチ式イオンビーム源を使用すると、その経路に沿ってエッチングすることなく、基板表面の特定の場所へイオンビームを移動できるという利点がある。したがって、部分領域のイオンビーム加工が可能になる。この部分領域の加工は、イオンビームの起動時にパルスデューティサイクルの滑らかな調整によって最適化することができる。
【００３６】
イオンビームを滑らかにスイッチオフすることが可能であることは、境界線近くでのサンプルのエッチングに有利である。これまでは、乱されない行送りを保証するために、サンプルから半値全幅の3倍離れたところまで、イオンビームを動かす必要があった。電気的スイッチ式イオンビームを用いることによりこの安全間隔を省くことができ、その結果、機械的位置決め系のコスト高な横移動経路、および容器の幾何サイズを節約することができる。
【００３７】
電気的スイッチ式イオンビームの使用により、イオンビーム源の累積寿命が長くなり、保守を必要とせずに加工できるサンプル数が増大する。
【００３８】
パルスデューティサイクルを調整することにより、イオンビーム強度の長期ドリフトを容易に補償することができる。そうするためにイオン放射流の時間平均を制御パラメータとして用いることができる。
【００３９】
(たとえば米国特許第4,310,743号に記載のような)機械式シャッタの代わりに、電気的スイッチ式イオンビームを用いると、機械式シャッタが約1kHzの周波数で使用できない原因となっている、機械的干渉がないという利点が得られる。さらに、サンプル表面を汚染する粒子を発生し得る可動部が不要になる。
【００４０】
電気的スイッチ式イオンビームを適用することで、サンプル表面の空間的中和の制御が可能になる。イオンビームの電荷により、絶縁性サンプルは電荷を集め、その電荷がイオンビームと干渉し、エッチング速度が変化してしまう。したがって絶縁性サンプルの場合は、追加の電子放射装置が必要になる。この中和はイオンビーム源自体により、電気的スイッチ式イオンビーム源の異なる極性のパルスを選択することによってもたらされる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４１】
以下、本発明の実施例を説明する。
【実施例１】
【００４２】
局所エッチングにおいて、連続波のビームの代わりにパルスイオンビームを用いる利点は、非パルス式イオンビームを用いる滞留時間法と、パルスイオンビームを用いる方法を比較することにより容易に理解される。この比較は、簡単な例で示すことができる。
【００４３】
図3は、パルスイオンビームまたは非パルス式イオンビームを用いてエッチングすべきピットの例を示す。
【００４４】
図4は、非パルス式イオンビームを用いたイオンビームエッチングを示すが、この場合、所望のプロファイルを生成するには、加工速度を変える必要がある。意図しないソケット除去により、所望の深さにエッチングすべき位置において、滞留時間を長くしなければならず、この例なら総エッチング時間は、約16.6秒となる。
【００４５】
図5は、パルスイオンビームを用いたイオンビームエッチングを示すが、加工速度は一定でよく、この例なら総エッチング時間は、10秒となる。
【００４６】
この例では、図3に示すように長さ30mmの平坦な表面中へ、深さ30nm、長さ10nmのピットからなるプロファイルがエッチングされるものとする。エッチング速度は10nm/秒、基板に対するイオンビームの最大相対速度は3mm/秒とする。
【００４７】
所望のコントラストを生成するのに、位置決め系による機械的滞留時間だけを使用する第1のケースでは、ピット位置まで連続波のイオンビームが移動する各場所に30nmの意図しないソケット除去が生じる。所与のエッチング速度において所望のコントラストを得るためには、ピットの位置では、基板に対するイオンビームの相対速度を1.5mm/秒に落とす必要があり、したがって総加工時間は16.6秒となる。
【００４８】
パルスイオンビームを使用する第2のケースでは、表面に対するイオンビームの相対速度は一定、かつ最大速度とすることができる。ピットをエッチングする必要がある場所だけで、イオンビームが100%の出力でスイッチオンされ、以後再びスイッチオフされる。この例なら、すべての位置において速度は3mm/秒となり、したがって総エッチング時間は10秒となる。
【００４９】
この思考実験は、表面エッチングの場合のパルスイオンビームの2つの利点を示している。すなわち、ソケット除去が低減すること、および総エッチング時間が短縮することである。一方、滞留時間の急な勾配によって生じる速度の急激な変化が、電気的パルス持続時間という追加のパラメータにより緩和されるので、位置決め系にかかる応力を低減させることができる。以下の実施例は、実際の表面加工にパルスイオンビームを用いることの利点を示すためのものである。
【実施例２】
【００５０】
この実施例では、2グリッド内向きディシュ型イオン抽出系を備えた、無フィラメント型無線周波数イオン源ISQ 40 RF(13.56MHz)を使用した。ビーム電圧は、プラズマアンカー(plasma anchor)を介してプラズマに印加され、最終的なイオンエネルギーを規定する。第1のグリッド(スクリーングリッド)は、フローティングさせる。第2のグリッド(加速グリッド)には、ビームプラズマ領域の電子がイオン源プラズマへ逆流するのを防ぐために、負電圧が供給される。さらに、ビームを中和するために、イオン抽出グリッドの外側に、150mAまでの電子流を放出する円形のフィラメントを配置した。このイオン源構成により、イオン密度が高く、半値全幅(FWHM)が8mmから30mmまでの回転対称ガウス形ビームプロファイルを得ることができる。電気的ビームプロファイルは、直径0.5mmの円形キャビティを有するファラデーカップを用いて測定した。アルゴンイオンビームのイオンエネルギーは通常1.2KeVまでであり、通常のイオンビーム密度はガウス状に分布するイオンビーム密度の最大値で1〜5mA/cm2の範囲である。エッチング速度は、0.2〜1nm/s(0.7〜4μm/時)程度である。パルスイオンビームを発生させるために、自製の電子装置により、500Hz〜20kHzの周波数、および5%〜90%の可変パルスデューティサイクルで、イオン源のイオン抽出グリッドおよびイオン加速グリッドをスイッチングすることができる。位置決め系は、コンピュータ制御の3軸型Aerotech U600システムである。位置または速度に同期してパルスデューティサイクルを設定し、それにより位置決め系の機械的滞留時間より短い電子的滞留時間を得るために、16ビットのD/Aサンプリングを有する移動同期型PSOコンピュータカード(Aerotech)を用いた。イオンビームのパルスデューティサイクルを調整するための滞留時間情報の非同期出力を得るために、44kHzの通常のPCサウンドカードを用いることもできる。
【００５１】
いわゆるエッチングされたフットプリントまたは研磨すべきトポロジーのトポロジー測定には、6個の固定段階の可変倍率を有し、横方向分解能を広く変えられる、６インチのフィゾーディジタル干渉計 DIRECT100 (Carl Zeiss Oberkochen)を用いた。
【００５２】
エッチングプロセスのコンピュータシミュレーションは、MATLAB(登録商標)の自製プログラムを用い、初期および目標プロファイル、除去関数、位置決め系の最大速度および最大加速度を考慮に入れて行った。フーリエ変換を用いた局所座標空間での、ルーシーリチャードソンおよびファンシッタデコンボリューション法を実施した。イオンビームの材料除去関数は、エッチング速度行列のデータファイルとしても、あるいは重畳された二次元ガウス形のパラメータによっても生成することができる。材料除去関数のパラメータは、それに対応して重畳関数の非線形パラメータをフットプリントエッチングの測定値に当てはめることによって、外部的に予測可能である。
【００５３】
次いで、局所滞留時間tijを、位置決め系の純粋な機械的滞留時間と、電気的スイッチ式イオンビーム源のパルスデューティサイクルによる滞留時間とに分離する必要がある。
【００５４】
図6は滞留時間の、位置決め系の機械的滞留時間と、イオンビームのパルスデューティサイクルによる電子的滞留時間への分割を示す。
【００５５】
図7は、ピクセル総数155046のSiO2サンプル(Q16, run 3)の機械的滞留時間の分布を示す。機械的滞留時間だけを用いたスペクトル(破線)と、機械的滞留時間およびイオンビームのパルス持続時間を用いた方法によるスペクトル(実線)を比較してある。
【００５６】
図8は、SiO2上のフットプリントエッチングによって実証される、パルスデューティサイクルに対する除去関数の相対的な不変性を示している(半値全幅0.5mm、エッチング時間125秒(80%)、200秒(50%)、500秒(20%)、周波数10kHz)。
【００５７】
図9は、ピクセルサイズ25μmのSiO2基板上への正弦プロファイルのテスト構造のエッチングについて、連続波(cw)ビーム(p=100%)で機械的滞留時間だけを調整することによるものと、パルスイオンビームを用いたものを示している。パルスイオンビームの場合は、ソケット除去が約10nm低減されるので、総エッチング時間が122分から90分に短縮された。
【００５８】
以下の計算例において、次のように定義する。t=tijは位置(i,j)のピクセルに対する総局所滞留時間(すなわち上記のデコンボリューション計算の出力)を表し、tmは位置決め系によるピクセル当りの機械的滞留時間を表し、tm≧tであり、tm =f(t)は分割関数(図8)、ttはピクセル当りの仮想的な電子的滞留時間を表し、0>ttであり、tt=t- tm、矩形のパルスデューティサイクルpによりpε[0,1](p=0はイオンビーム流=0%、p=1はイオンビーム流=100%)であり、p=t/ tmである。
【００５９】
連続波(cw)イオンビームの代わりにパルスイオンビームを用いたソケット除去は、dSocket,pulsed=dSocket,cw×pと推定することができる。したがってソケット除去の相対的な低減量は、(1-p)となる。
【００６０】
上記で定義した値の他に、関係するサンプルや機器に応じていくつかの大域的パラメータがある。そのトポロジーをエッチングすべき所与のサンプルの必要最大局所滞留時間tmax[ms]のとき、この位置においてパルスデューティサイクルはp=1、したがってt=tmaxとなる。最小局所滞留時間tmin[ms]は、位置決め系の最大速度(機器限界)によって与えられる。当該のピクセルでは、パルスデューティサイクルはp=0に調整される。式1において、略字tMは、tM =f-1(tmin)、またはtmin=f(tM)によって定義される。この研究では、位置決め系の実際の機械的滞留時間の計算に、以下の多項式の手法を用いた。
【００６１】
tm=f(t)=t+(tmin-tM)×[(tmax-t)/(tmax-tM)]n  (6)
分割関数f(t)により、当該のピクセルについて和の形で実現すべき総局所滞留時間から、位置決め系によって実現しなければならない機械的局所滞留時間tを計算することができる。この手法により、t= tMにて微分係数をa=f'(t)=df/dtとあらかじめ設定することにより指数nを計算することができる。
【００６２】
n=(1-a)×(tmax-tM)/(tmin-tM)  (7)
説明のため、以下の例を考察する。tmax =1000msおよびtmin =10msのサンプルを、一定の最高周波数10kHz、および矩形パルスデューティサイクルを有するパルスイオンビームを用いてエッチングするものとする。パルスデューティサイクルは、エッジを急勾配にすることの限界により、10kHzのとき、製造業者による動作限界のp=10%〜90%の間で調整することができる。したがって、p(t= tM)=0.1、tM =p×tmin=0.1×10ms=1msとなる。t=tMにおいてa=f'(t)=df/dtであるので、a=0.1となり、式2により指数nを計算すると、n=99.9が得られる。図8は、この例の場合の、f(t)の場合に得られたグラフを示し、その設定はQ16-3のような実際にエッチングされたサンプルのものと同様である(図10)。
【００６３】
この例では、t=0ms〜1msの区間では、p=t/f(t)およびtm=tminのパルスデューティサイクルだけで局所エッチングの調整が得られる。t=1ms〜100msの区間では、パルスデューティサイクルp=t/f(t)および位置決め系に起因する機械的滞留時間tm=f(t)の変化によって局所エッチングの調整が得られ、t=100ms〜1000msの区間では、一定のパルスデューティサイクルp=1.0(100%のイオンビーム流)を用い、位置決め系による機械的滞留時間の変化のみによって局所エッチングの調整が得られる。
【００６４】
様々なサンプルに対して、連続波のイオンビームおよび位置決め系の機械的局所滞留時間を用いた方法を実施した(図11および12)。その実際の総エッチング時間を、エッチング制御にパルス持続時間を用いたパルスイオンビームを使用した場合の推定総エッチング時間と比較した。図10は、このようにして調べた第1のサンプルである、Q16/3と称する直径100mmのSiO2プレートの平坦化を示す(図10)。図7は、この平坦化に対応する滞留時間のスペクトルを示す。その結果得られた総エッチング時間は、約80分である。無限小の調整可能持続時間を有するパルスイオンビームを用いると、パルス化だけで局所滞留時間を実現することができ、サンプルは常に最大速度(2.5mm/s)で移動させることができる。それによって、この例ではわずか42分の総エッチング時間を実現し得る。
【００６５】
実際の電子デバイスでエッジを急勾配にすることには限界があるので、実際にはこの低減を実現できないことがある。このパルス周波数10kHzのケースでは、パルスデューティサイクルは10%〜90%の値に制限されていた。したがって、機械的滞留時間とパルス持続時間の組合せを使用する必要があり、それにより、局所滞留時間は、位置決め系の機械的滞留時間と、イオンビームの可変パルス持続時間による滞留時間との和と考えることができる。この2つの調整可能なパラメータへの分割は、式5および式6により行った。図7が示すように、この組合せにより、機械的滞留時間がより小さい値にシフトし、その結果、平均滞留時間だけでなく、総エッチング時間も約58分に短縮し得る。
【００６６】
図11は、いくつかの異なるサンプルと、それらの様々な加工ランのエッチング時間の結果を示す。これらのケースではパルスイオンビームを用いると平均83.2%の低減が達成し得た。
【００６７】
機械的位置決め系にかかる力は、これまでの値の43.6±15.7%に低減させることができた(図12)。
【００６８】
シリコン(Si100)およびSiO2上へのフットプリントエッチングについて実証されたように(図8)、約10%の誤差範囲内で、除去関数はパルスデューティサイクルには依存しなかった。説明のために、初めに連続波ビーム(p=100%)を用いて機械的滞留時間だけを調整し、次いでパルスイオンビームを用いて、SiO2基板上に正弦プロファイルのテスト構造をエッチングした(図9)。これらの実験では、半値全幅0.5mm、周波数10kHzのイオンビームを用いた。パルスイオンビームを用いると、連続波のイオンビームを用いた場合の約10nmのソケット除去も低減され、連続波イオンビームを用いた場合の122分のエッチングタイムも90分に実際に低減された。これらのパイロット実験は、局所エッチング速度の調整のために、電気的パルス式パルスイオンビームが実現可能であることを示している。
【００６９】
もう1つの利点となり得るのは、イオンビームによるサンプル上での局所的な熱の堆積の低減である。サンプル表面に対するイオンビームの局所的作用による急な温度勾配により、たとえばCaF2など、敏感なサンプルが破裂することがある。位置決め系最大速度の制限、および所与のイオンビーム出力の故に、このようなサンプルを熱破壊なしにエッチングするのが不可能になるおそれがある。
【００７０】
電気的パルス式パルスイオンビームを用いると、ビーム出力の時間平均は、パルスデューティサイクルに比例して低減される。したがって、パルスデューティサイクルによって熱の堆積および熱勾配を簡単に低減することができ、その結果、パルスイオンビームを用いると、cwイオンビームでは加工できなかったはずのサンプルを加工することができる。
【００７１】
近年IOMでは、様々な面修正の手法が開発されてきた。位置決め系の機械的滞留時間を用いて所望の局所的材料除去を達成する周知のイオンビーム面修正をベースとして、新しい面修正プロセスが開発されている。機械的滞留時間より短い電気的パルス持続時間を用いて局所エッチング速度を得るという基本概念は、原理上有用であることが判明している。位置決め系の機械的滞留時間と、イオンビームの電子的パルス持続時間は、プロセス最適化のための二次元パラメータ空間を形成する。パルス持続時間の変化を実現すれば、除去関数を変化させずに、イオンビーム出力およびエッチング速度の制御がもたらされ、位置決め系にかかる力をこれまでの値の約43.6%までに低減させるだけでなく、エッチング加工管理の精度を向上させるのにも役立つことができるはずである。
【００７２】
光学用表面加工のN=63の例によって示されるように、総エッチング時間は、平均でこれまでの値の約83.2%に短縮することができた。したがって、さらなる研究は、パルスイオンビームを用いて局所エッチング速度を調整する方法を実際に実施することに焦点を合わせたものになる。パルスイオンビームを用いれば、さらなる新しい加工戦略の実現が可能になる。たとえば部分領域の加工や基板上の螺旋形状のトラックなどであり、これらは連続波ビームでは位置決め系の最大速度制限により実現できない。開発された技法および製作結果は、新しいイオンビームエッチング技術がハイエンドの光学用表面加工のための進んだ強力なツールであることを実証している。
【００７３】
イオンビームは、希ガスまたは反応性ガスイオンビームでよい。イオンビームは、200eV〜2KeVのエネルギーが与えられる。イオンビームは、ガウス形または一様な流量密度で供給される。表面改質は、流量密度がガウス形のイオンビームではそのバンド幅の半分より小さいライン間隔で、あるいは流量密度が一様なイオンビームではその拡がりより小さいライン間隔で、表面上でイオンビームを移動させることを含む。改質には、改質すべき領域は覆わず、その他の表面を覆うマスクを用いることができる。
【００７４】
電気的スイッチ式イオンビームは、電気的パルスによりスイッチングすることができる。電気的スイッチ式イオンビームは、イオン抽出電圧および/または加速電圧をスイッチングすることにより得られる。イオンビームをトリガするためにパルスデューティファクタを0.0から1.0の間で連続的に変えることができ、1.0はイオンビーム流が100%の値に相当する。機械的滞留時間とパルス式滞留時間の局所的な組合せの計算には、目標表面トポロジーとイオン流量密度のフーリエデコンボリューションが用いられる。
【００７５】
材料除去関数の推定は、点状の改質、一次元表面改質、または二次元表面改質を行ってフットプリントを採取することによる、サンプル基板のトポロジー測定を含む。
【００７６】
イオンビーム流量密度は、二次元ガウス形プロファイルの数学的重ね合せによってモデル化される。
【００７７】
材料除去関数は、フーリエデコンボリューションを用いた、機械的滞留時間およびパルス式滞留時間の計算に直接使用される。
【００７８】
イオンビームは、行、列に、牛耕状に、かつ/または螺旋状に、表面全体にわたって移動される。
【００７９】
イオンビーム出力は、パルスデューティ比の変化を用いて、連続的に制御される。
【００８０】
したがって、本発明はイオンビームを用いた高精度の表面改質の方法に関し、この方法は、パルスイオンビームを形成するための電気的スイッチ式イオンビーム源を提供するステップと、所与のサンプル表面の座標をxおよびyとしたときの滞留時間トポロジーt(x,y)を、イオンビーム源の機械的位置決め系の特性に依存する機械的滞留時間tmechanicalと電気的スイッチ式イオンビーム源の特性に依存するパルス式滞留時間tpulseの和として定義するステップと、サンプルの初期表面プロファイルz(x,y)を測定するステップと、目標最終等高線プロファイルf(x,y)を指定するステップと、目標最終等高線プロファイルf(x,y)と初期表面プロファイルz(x,y)の差から目標除去トポロジーh(x,y)を計算するステップと、目標除去トポロジーh(x,y)からデコンボリューションによってイオンビームの滞留時間トポロジーt(x,y)を計算するステップと、電気的スイッチ式パルスイオンビームを用いて順次、サンプル表面を改質するステップとを含む。
【００８１】
サンプルの表面改質は、局所エッチングまたは堆積による。この方法は、場合により追加加工を行うかを決定するために、表面改質後に表面プロファイルを測定する、追加の最終ステップを含む。この方法はさらに、目標除去プロファイルから滞留時間トポロジーt(x,y)を計算するために、イオンビームのエッチング速度に応じて材料除去関数r(x,y)を推定するステップを含む。
【００８２】
滞留時間トポロジーの計算は、フーリエデコンボリューションに基づくものとすることが有利である。正確には、滞留時間トポロジーt(x,y)の計算は、実空間における修正型ファンシッタ/ルーシーリチャードソン反復法を基づくものとすることができる。
【００８３】
材料除去関数r(x,y)の推定は、既知の表面トポロジー上の、イオンビームによる点状、一次元、または二次元のフットプリントを採取することによって行われる。
【００８４】
電気的スイッチ式イオンビーム源を提供するステップは、ビームの電圧およびイオンビーム抽出グリッド系の加速グリッドの電圧をスイッチングすることによって実現される。
【００８５】
機械的位置決め系の特性は、その最大速度および最大加速度に依存する。
【００８６】
改質ステップは、イオンビームで表面をラインスキャンするステップを含む。
【００８７】
滞留時間トポロジーt(x,y)を計算するステップは、エッチングプロセスをシミュレートするステップを含む。改質プロセスのシミュレーションは、初期および目標プロファイル、除去関数、イオンビーム位置決め系の最大速度および最大加速度を考慮に入れて行う。
【００８８】
さらに、電気的にスイッチング可能なパルスイオンビーム源を用いた、サンプルの表面改質のために滞留時間を最適化する方法が提供され、この方法は、所与のサンプル表面の座標をxおよびyとしたときの滞留時間トポロジーt(x,y)を、イオンビーム源の機械的位置決め系の特性に依存する機械的滞留時間tmechanicalと電気的スイッチ式イオンビーム源の特性に依存するパルス式滞留時間tpulseの和として定義し、機械的滞留時間およびパルス式滞留時間からなる二次元空間において滞留時間トポロジーを最小にするステップを含む。
【００８９】
プロセッサ手段と、サンプル表面の改質プロセスデータを記憶するように適合されたメモリ手段と、サンプル表面の目標最終等高線プロファイルを入力する手段と、目標除去トポロジー、滞留時間トポロジー、表面改質プロセスのコンピュータシミュレーションを計算するように適合され、かつ実際の改質プロセスを制御するように適合された、前記コンピュータメモリ中に格納されたコンピュータソフトウェア手段とを含むコンピュータ装置が提供される。改質プロセスデータは、材料除去関数、初期表面プロファイル、目標除去トポロジー、最終等高線プロファイル、および滞留時間トポロジーを含む。
【００９０】
電気的スイッチ式イオンビーム源と、サンプル表面の目標最終等高線プロファイルを受け取る手段と、滞留時間トポロジーをイオンビーム源の機械的位置決め系の特性に依存する機械的滞留時間と電気的スイッチ式イオンビーム源の特性に依存するパルス式滞留時間の和として定義する手段と、所与のサンプルの初期表面プロファイルを測定する手段と、目標最終等高線プロファイルを指定する手段と、初期表面プロファイルと目標最終等高線プロファイルの差から目標除去トポロジーを計算する手段と、目標除去プロファイルからイオンビームの滞留時間トポロジーを計算する手段と、イオンビーム源の滞留時間トポロジーを出力する手段と、電気的スイッチ式パルスイオンビームを用いて順次、サンプル表面を改質する手段とを含む、パルスイオンビームを用いた表面改質を処理するシステムが提供される。
【００９１】
場合により追加加工を行うかを決定するために、表面改質後に、表面プロファイルを測定する手段が提供される。
【００９２】
目標除去プロファイルから滞留時間トポロジーt(x,y)を計算するために、イオンビームのエッチング速度に応じて材料除去関数r(x,y)を推定する手段が提供される。
【００９３】
材料除去関数r(x,y)を推定する手段は、既知の表面トポロジー上の、イオンビームによる点状、一次元、または二次元のフットプリントを採取する手段を含む。
【００９４】
電気的スイッチ式イオンビーム源を提供する手段は、ビームの電圧およびイオンビーム抽出グリッド系の加速グリッドの電圧をスイッチングする手段を含む。
【００９５】
滞留時間トポロジーt(x,y)を計算する手段は、エッチングプロセスをシミュレートする手段を含む。
【００９６】
改質プロセスをシミュレートする手段は、初期および目標プロファイル、除去関数、イオンビーム位置決め系の最大速度および最大加速度を考慮に入れる。
【００９７】
さらに、目標表面トポロジーを取り出すための命令を表す第1のデータを含む第1の記憶領域と、第2の記憶領域であって、パルスイオンビームを形成するための電気的スイッチ式イオンビーム源を提供するステップと、所与のサンプル表面の座標をxおよびyとしたときの滞留時間トポロジーt(x,y)を、イオンビーム源の機械的位置決め系の特性に依存する機械的滞留時間tmechanicalと電気的スイッチ式イオンビーム源の特性に依存するパルス式滞留時間tpulseの和として定義するステップと、サンプルの初期表面プロファイルz(x,y)を測定するステップと、目標最終等高線プロファイルf(x,y)を指定するステップと、目標最終等高線プロファイルf(x,y)と初期表面プロファイルz(x,y)との差から目標除去トポロジーh(x,y)を計算するステップと、目標除去トポロジーh(x,y)からイオンビームの滞留時間トポロジーt(x,y)を計算するステップと、電気的スイッチ式パルスイオンビームを用いて順次サンプル表面を改質するステップとを実行するための命令を表す第2のデータを含む第2の記憶領域と、表面改質プロセスを出力するための命令を表す第3のデータを含む第3の記憶領域とを含む、サンプルの表面改質処理用のコンピュータ読取り可能媒体が提供される。
【００９８】
第2の記憶領域はさらに、局所エッチングまたは堆積によるサンプルの表面改質のための命令を表すデータを含む。第2の記憶領域はさらに、場合により追加加工を行うかを決定するために、表面改質後に表面プロファイルを測定する追加の最終ステップのための命令を表すデータを含む。
【００９９】
第2の記憶領域はさらに、目標除去プロファイルから滞留時間トポロジーt(x,y)を計算するために、イオンビームのエッチング速度に応じて材料除去関数r(x,y)を推定するための命令を表すデータを含む。第2の記憶領域はさらに、既知の表面トポロジー上の、イオンビームによる点状、一次元、または二次元のフットプリントを採取することによって材料除去関数r(x,y)の推定を行うための命令を表すデータを含む。
【０１００】
第2の記憶領域はさらに、ビームの電圧およびイオンビーム抽出グリッド系の加速グリッドの電圧をスイッチングすることにより、イオンビーム源を電気的にスイッチングするための命令を表すデータを含む。
【０１０１】
第2の記憶領域はさらに、エッチングプロセスをシミュレートするための命令を表すデータを含む。改質媒体をシミュレートするステップは、初期および目標プロファイル、除去関数、イオンビーム位置決め系の最大速度および最大加速度を考慮に入れて行う。
【０１０２】
第2の記憶領域はさらに、実空間における修正型ファンシッタ/ルーシーリチャードソン反復法に基づいて滞留時間トポロジーt(x,y)を計算するための命令を表すデータを含む。
【０１０３】
本発明を例によって説明してきたが、当業者には、本発明の範囲から逸脱することなく、説明した特定の実施形態の変形形態がもちろん可能であることが理解されよう。
【図面の簡単な説明】
【０１０４】
【図１】基板(1)、ガウス形の除去関数を有するイオンビーム(2)、およびイオン源(3)の配置を示す概略図である。
【図２】円形の基板表面に対する、イオンビームの相対的な牛耕状の動きを示す図である。
【図３】パルスイオンビームまたは非パルス式イオンビームを用いてエッチングすべきピットの例を示す図である。
【図４】所望のプロファイルを生成するには加工速度を変える必要がある、非パルス式イオンビームを用いたイオンビームエッチングを示す図である。
【図５】加工速度が一定でよく、この例では総エッチング時間が10秒となる、パルスイオンビームを用いたイオンビームエッチングを示す図である。
【図６】滞留時間の、位置決め系の機械的滞留時間と、イオンビームのパルスデューティサイクルによる電子的滞留時間への分割を示す図である。
【図７】ピクセル総数155046のSiO2サンプル(Q16, run 3)の機械的滞留時間の分布を示す図である。
【図８】SiO2上のフットプリントエッチングによって実証される、パルスデューティサイクルに対する、除去関数の相対的不変性を示す図である(半値全幅0.5mm、エッチング時間125秒(80%)、200秒(50%)、500秒(20%)、周波数10kHz)。
【図９】ピクセルサイズ25μmのSiO2基板上への正弦プロファイルのテスト構造の、連続波(cw)ビーム(p=100%)で機械的滞留時間だけを調整することによるエッチング、およびパルスイオンビームを用いたエッチングを示す図である。
【図１０】サンプルQ16/3(SiO2)の、滞留時間と総エッチング時間の比較を示す図である。
【図１１】N=63のサンプルについて、パルスイオンビームと滞留時間法を用いない場合と、用いた場合の総エッチング時間の比較を示す図である。
【図１２】N=12のサンプルについて、パルスイオンビームと滞留時間法を用いない場合(cw)と、用いた場合(sw)の位置決め系にかかる力学的な力の比較を示す図である。
【符号の説明】
【０１０５】
1  基板
2  ガウス形の除去関数を有するイオンビーム
3  イオン源
【図１】
2006344931.tif 000003
【図２】
2006344931.tif 000004
【図３】
2006344931.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
2006344931.tif 000012
【図１１】
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【図１２】
2006344931.tif 000014
【外国語明細書】
2006344931000001.pdf